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1、液压与气压传动简易插床液压系统 课程设计指导老师：韦建军院 系：机械工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 2目 录一.液压传动设计1.设计目的32.设计要求43.液压系统工况及设计要求，液压系统草图5二.液压缸设计1.液压缸简介32.液压缸设计应注意的问题4三.液压缸的主要尺寸参数确定1.液压缸工作压力的确定52.活塞式液压缸内径及活塞杆直径确定 53.液压缸的推力和流量计算54.活塞杆直径验算 65.液压缸长度及壁厚的确定66.液压缸外径的计算 77.液压缸底和缸盖的计算88.液压缸进出油口尺寸的确定99.液压缸参数的综合10四.液压缸结构设计1.液压缸体与缸盖的连接结构 112.缸筒与缸
2、盖的密封12五. 总 结 183液压传动设计液压传动设计 一、一、设计目的设计目的 液压传动课程设计是在学习完液压传动课程之后进行的一个重要的教学环 节，它是在教师指导下由学生独立完成的。学生通过课程设计对所学内容能够 灵活掌握，融会贯通，并获得综合运用所学知识进行液压系统设计的基本能力。 通过课程设计，学生应达到以下目的： 1. 巩固和深化已学的液压传动的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方 法和步骤； 2. 锻炼机械制图、结构设计和工程运算的能力； 3. 熟练液压缸的结构设计以及液压元件的选择方法； 4. 学会使用有关国家标准、液压手册及产品样本等有关技术资料。二、二、设计内容及要求设计
3、内容及要求设计内容：题 5：设计一简易插床液压系统，该插床刀架上下往复运动 为液压缸驱动，工件装在工作台上手动进给。主要参数为：最大切削力 4000N；插头重量为 600N；刀架上下往复运动速度为 13m/min，液压缸最 大行程为 300mm。 设计要求：设计 1 号图 12 张；说明书 12 页以上（图纸：油缸，油箱， 阀块、原理图等） 指导老师：韦建军 本组组员： 三、液压系统工况及设计要求，绘制液压系统草图。液压系统工况及设计要求，绘制液压系统草图。工况分析： 插床主要有工作台、床身、手动夹紧，插刀等组成，加工对象为待加工的 齿轮，能实现加工齿轮内孔键槽的功能。工作循环如下：工件夹紧到
4、工作台 插刀启动 快进 停止插刀启动快退 ，至此循环工作，直至加工出要 求的齿轮内孔键槽。 采用无级调速在液压泵出油口安排调速阀，节流阀放在回油路上实现回油 背压换向阀使用三位四通。4原理图：液压缸设计液压缸设计一一.液压缸设计液压缸设计 1.液压缸简介：液压缸简介： 液压缸是工程机械实现机构运动的动力源。它将液压能转变为机构所需的 机械能，大多数是以直线运动形式获得力和位移的。液压缸若按用途和结构形 式来分类，其种类繁多。若按压力等级来区分，工程机械上常用的仅为两大类： 即中低压液压缸和高压液压缸。液压缸的压力等级大小由密封机构和液压缸本 身的材质、壁厚及加工工艺等决定，这些已在设计制造时确
5、定。对用户来说最 关注的是液压缸的工作状况，即有无内外泄漏现象，能否达到最大容积效率及 工作寿命等等。实际应用中液压缸失效形式往往表现为内泄漏和外泄漏，而这 些与液压缸中的密封件及其装配工艺等有关。 2.液压缸设计应注意的问题液压缸设计应注意的问题 液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和易否发生故障。在 这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂 以及活塞杆的压杆失稳等问题。所以，在设计液压缸时，必需注意以下几点： （1） 尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态 下具有良好的稳定性。 （2） 考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问
6、题。缸内如无 缓冲装置和排气装置，系统中需有相应的措施，但是并非所有的液 压缸都要考虑这些问题。 （3） 正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺5纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定位。只能在 一端定位，为的是不致阻碍它在受热时的膨胀。如冲击载荷使活塞 杆压缩。定位件须设置在活塞杆端，如为拉伸则设置在缸盖端。 （4） 液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计， 尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。 （5） 在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽可能地缩小液压缸 的轮廓尺寸。 （6） 要保证密封可靠，防尘良好。液压缸可靠的密封是其正
7、常工作的重 要因素。如泄漏严重，不仅降低液压缸的工作效率，甚至会使其不 能正常工作（如满足不了负载力和运动速度的要求等） 。良好的防尘 措施，有助于提高液压缸的工作寿命。总之，液压缸的设计内容不是一成不变的，根据具体的情况有些设计内 容可不做或少做，也可增大一些新的内容。设计步骤可能要经过多次反复 修改，才能得到正确、合理的设计结果。在设计液压缸时，正确选择液压 缸的类型是所有设计计算的前提。在选择液压缸的类型时，要从机械设备 的动作特点、行程长短、运动性能等要求出发，同时还要考虑到主机的结 构特征给液压缸提供的安装空间和具体位置。如：机器的往返直线运动直接采用液压缸来实现是最简单又方便的。对
8、 于要求往返运动速度一致的场合，可采用双活塞杆式液压缸；若有快速返 回的要求，则宜用单活塞杆式液压缸，并可考虑用差动连接。行程较长时， 可采用柱塞缸，以减少加工的困难；行程较长但负载不大时，也可采用一 些传动装置来扩大行程。往复摆动运动既可用摆动式液压缸，也可用直线 式液压缸加连杆机构或齿轮齿条机构来实现。 二液压缸的主要尺寸参数确定二液压缸的主要尺寸参数确定 1.液压缸工作压力的确定液压缸工作压力的确定 （1）工作负载的计算机械总负载 F:空载启动加速阶段: mgafFF/FF快进： F= mgfF/F (忽略惯性力 ,和摩擦力 )aFfF制动减速： F=（-)fFgFaFm工作负载：=40
9、00NwF密封阻力：=5%=200NsFwF重力负载：=600NgF比较以上各种情况，最大总负载在快进阶段，故最大总压力为： maxF（由课本可知=0.900.97，取 0.94）m6=(-)/=(4000-600)/0.94=3617NmaxFwFgFm（2）液压缸工作压力的确定按工作负载选定工作压力（表 3-1）表表 3-1 按工作负载选定工作压力按工作负载选定工作压力 液压缸 工作负 载（N）50000液压缸 工作压 力 （MPa）0.8 11.522.53344557由液压传动课程设计指导书结构设计参考资料表 3-1 可以初定系统工作压 力为 0.81MPa，为使液压缸体积紧凑,可以取
10、系统压力为初选= 1Mpa1P 2. 液压缸几何参数的确定液压缸几何参数的确定 （1）内外径计算由 且 得 22 42D4d12 34Fpdd =0.0677m334 pF 3max4 pF 61036004 D=d=0.0957m2(差动连接，当快进、快退相等时 D=d，）212 34Fpd按表 34，表 37 取进给液压缸系列化标准尺寸为 D=100mm ,d=70mm。缸体内径算出后，应按表 3-4 标准的液压缸内径系列规定值圆整。表表 3-4 液压缸内径系列（液压缸内径系列（JB2183-77）1620253240505563708090100110125140160180200220
11、2503204005006307表表 3-7 活塞直径系列（活塞直径系列（JB-77）410121416182022252832354045505563708090100110125140160180200220250280320360400450500当速比选定时，活塞杆与液压缸内径有 3-8 所示的关系，可供选用 表表 3-8 活塞杆与液压缸内径的关系活塞杆与液压缸内径的关系活塞杆直径 d（mm）活塞杆直径 d（mm）速比速比缸体 内径 D （mm ）21.461.331.251.15缸体 内径 D （mm ）21.461.331.251.1540282220181412590706055
12、45 50352825221814010080706050 63453532282215010585756555 80554540352816011090807055 906050454032180125100908063 1007055504535 110806055504020014011010090703液压缸的推力和流量计算液压缸的推力和流量计算（1）液压缸的推力计算 当液压缸的基本参确定后即可用下式算出实际工作推力：P=PA(N) 式中，P液压缸的工作压力（Pa） ；A活塞有效工作面积；可求出 P=1884.96N （2）液压缸的流量计算 液压缸基本尺寸确定后，即可用下式来计算其所需
13、的工作流量：Q=Av 式中，v液压缸（活塞缸）工作速度；A-液压缸有效工作面积。8A1= =5026.5mm2D 42804A2= =3769.9mm22d-4D2240-804无杆腔：Q1 =A1v=min/27.5010105 .50263L有杆腔：Q2 =A2v=min/7 .3710109 .37693L本设计中 v=10m/min。4.活塞杆直径验算活塞杆直径验算 按强度条件验算活塞杆的直径， （1） 活塞杆直径校核。 当活塞杆长度L 10d 时，按下式进行验算：d=mm 4P 0 . 61.56001884.964 式中，P活塞杆推力（N） ；L活塞杆长度（m） ；活塞杆材料的许用
14、应力；=n s材料屈服极限（Pa） ；sN安全系数，n1.4P=1884.96N，=600Mpa，n=2，可解得：d=6.0mm40 mm ，故满足要求。s5.液压缸长度及壁厚的确定液压缸长度及壁厚的确定 （1）液压缸的长度一般由工作行程长度来确定，但还要注意制造工艺性和经济性，一般应取 l(2030)，l为液压缸的长度，缸体内径。0D0D=100mm,现取 l=600mm0D（2）缸体壁厚的计算 钢筒使用 20 号钢，参考文献【4】得 20 号钢的抗拉强度为 410Mp。 （a）薄壁液压缸（D1/10） 一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，缸壁可用下式计算：9=9.146（mm） pP D2 54102%1501式中，缸壁厚度（m）试验压力（Pa）pP当额定压力16Mpa 时，=150%；nPpPnP在本设计中查表得= =1MPanPnP1PD液压缸内径（m）缸体材料的许用应力（Pa） ，=n； b材料的抗拉强度bN安全系数，一般可取 n=5 。在本设计中，查液压设计手册得 45 号钢=600MPa,代人上式可求得b=9.146mm。为了在设计和选材中方便，我们可以按表 3-1
